انجمن آب و فاضلاب ایران علوم و مهندسی آب و فاضلاب 2588-3941 11 2 2026 06 22 Evaluation of the Efficiency of Chitosan-Supported Mesoporous SBA-15 Nanocomposite for the Removal of Methyl Orange from Aqueous Solutions بررسی کارایی نانوجاذب مزومتخلخل SBA-15 نشانده‌شده بر روی کیتوسان در حذف رنگ متیل اورانژ از محلول‌های آبی 76 98 250868 10.22112/jwwse.2026.566249.1475 FA سارا مهری دانش‎آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، علی آباد کتول، ایران. محمد صالح شفیعیان استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، علی آباد کتول، ایران. 0000-0002-7798-2714 محمد حبیبی جویباری استادیار گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان، گرگان، ایران. Journal Article 2025 12 17 Organic dyes released into industrial effluents are considered among the most hazardous pollutants in aquatic environments due to their chemical stability, toxicity, and resistance to biodegradation. In this study, a chitosan-supported mesoporous SBA-15 nanocomposite (CTS/SBA-15) was successfully synthesized and evaluated for the removal of methyl orange from aqueous solutions. The structural and physicochemical properties of the synthesized adsorbent were characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and, Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area analysis, confirming the successful formation of the nanocomposite with desirable surface characteristics. The effects of operational parameters including adsorbent dosage, initial dye concentration, pH, contact time, and temperature on the adsorption performance were systematically investigated. The results revealed that the adsorption efficiency was strongly influenced by the operating conditions, where decreasing pH, increasing adsorbent dosage, and prolonging contact time enhanced the removal efficiency, while increasing initial dye concentration and temperature reduced the adsorption performance. The maximum methyl orange removal efficiency (approximately 94%) was achieved at pH 5, adsorbent dosage of 0.16 g, contact time of 30 min, temperature of 25 °C, and initial dye concentration of 1 mg L−1. Kinetic investigations demonstrated that the pseudo-second-order model provided the best agreement with the experimental data, indicating the significant role of surface interactions in the adsorption process. In addition, the equilibrium data were better fitted by the Langmuir isotherm model, with a maximum adsorption capacity of 2.39 mg g−1, suggesting monolayer adsorption on the adsorbent surface. Thermodynamic analysis further confirmed the spontaneous and exothermic nature of the adsorption process. Moreover, the CTS/SBA-15 nanocomposite exhibited satisfactory stability and reusability after several adsorption–desorption cycles. Overall, the synthesized CTS/SBA-15 nanocomposite can be considered an effective and reusable adsorbent for the removal of anionic dyes from aqueous environments, offering a sustainable and environmentally friendly approach for dye-contaminated wastewater treatment. رنگ‌زاهای آلی موجود در پساب‌های صنعتی به‌دلیل پایداری شیمیایی، سمیت و مقاومت در برابر تجزیه زیستی، از مهم‌ترین آلاینده‌های محیط‌های آبی محسوب می‌شوند. در این پژوهش، نانوکامپوزیت مزومتخلخل SBA-15 تثبیت‌شده بر پایه کیتوسان (CTS/SBA-15) به‌منظور حذف رنگ آنیونی متیل اورانژ از محلول‌های آبی سنتز و عملکرد آن در فرآیند جذب مورد بررسی قرارگرفت. ویژگی‌های ساختاری و فیزیکوشیمیایی جاذب با استفاده از آنالیزهای طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، اندازه‌گیری سطح ویژه برپایه مدل بروناور-امت-تلر (BET) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد بررسی قرارگرفت که نتایج آن تشکیل موفق ساختار و ویژگی‌های مناسب سطحی جاذب را تأیید کرد. سپس اثر پارامترهای عملیاتی شامل مقدار جاذب، غلظت اولیه رنگ، pH، زمان تماس و دما بر کارایی حذف مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان‎داد که راندمان حذف به‌شدت تحت تأثیر شرایط عملیاتی قرار دارد؛ به‌طوری‌که کاهش pH، افزایش مقدار جاذب و افزایش زمان تماس موجب افزایش راندمان حذف شدند، در‌حالی‌که افزایش غلظت اولیه رنگ و دما موجب کاهش راندمان حذف شدند. بیشترین راندمان حذف متیل اورانژ (حدود 94%) در 5 pH =، مقدار جاذبg 16/0، زمان تماسmin 30، دمای C𐩑 25 و غلظت اولیه mg L-1 1 مشاهده‎شد. بررسی سینتیک جذب نشان‎داد که مدل شبه درجه دوم تطابق بهتری با داده‌های تجربی دارد که بیانگر نقش غالب برهم‌کنش‌های سطحی در کنترل فرآیند جذب است. هم‎چنین، داده‌های تعادلی با مدل لانگمویر سازگاری بیشتری داشتند و حداکثر ظرفیت جذب براساس این مدل برابر باmg g-1 39/2 به‌دست آمد که نشان‌دهنده تشکیل تک‌لایه جذب بر سطح جاذب است. نتایج ترمودینامیکی نیز نشان‎داد که فرآیند جذب ماهیتی گرمازا و خودبه‌خودی دارد. علاوه‎بر این، نانوکامپوزیت CTS/SBA-15 پس از چندین سیکل جذب-واجذب، پایداری و قابلیت بازیابی مناسبی از خود نشان‎داد. در مجموع، یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که نانوکامپوزیت CTS/SBA-15 می‌تواند به‌عنوان جاذبی مؤثر و قابل بازیابی برای حذف رنگ‌های آنیونی از محیط‌های آبی مورد استفاده قرارگیرد.

https://www.jwwse.ir/article_250868_0c401a156d97849d9bb90b598f247e00.pdf